新聞動(dòng)態(tài)
多肽作為生命活動(dòng)的重要參與者，其高效、精準(zhǔn)的合成方法一直是化學(xué)合成領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的肽合成方法通常涉及羧基的活化，即將羧基轉(zhuǎn)化為活性酯或其他活性物質(zhì)，進(jìn)而與另一分子的氨基發(fā)生偶聯(lián)。盡管該方法應(yīng)用廣泛，但在合成方向上通常局限于C→N合成進(jìn)行，且在涉及如半胱氨酸等敏感氨基酸時(shí)，容易發(fā)生消旋化等副反應(yīng)。針對(duì)這一瓶頸，Campagne, J.-M.團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，開(kāi)發(fā)了一種基于“反向活化”策略即活化氨基的肽合成新方法。
傳統(tǒng)方法的核心在于活化羧基，而Campagne, J.-M.團(tuán)隊(duì)則巧妙的將活化位點(diǎn)轉(zhuǎn)移至氨基。他們利用價(jià)廉易得的N,N'-羰基二咪唑（CDI），在三乙胺存在下，與α-氨基酸酯反應(yīng)，生成并分離出穩(wěn)定的N-咪唑甲酰氨基酸酯中間體（圖1）。該中間體相當(dāng)于“活化的氨基”，可以穩(wěn)定保存數(shù)月。
圖1 N-咪唑甲酰氨基酸酯通式
在后續(xù)的肽合成中，該中間體在二氯甲烷中，于溫和、無(wú)堿及添加劑（HOBt/CuBr2）存在下，直接與N-保護(hù)氨基酸反應(yīng)，以52-90%的收率生成二肽。該方法可以兼容Fmoc、Boc、Cbz等常用氨基甲酸酯類(lèi)保護(hù)基，而且，當(dāng)反應(yīng)底物涉及易消旋的半胱氨酸時(shí)，未發(fā)現(xiàn)消旋現(xiàn)象的發(fā)生。不過(guò)，研究指出，常規(guī)多肽合成溶劑DMF在該體系中并不適用。
圖2 “活化氨基”合成二肽
為進(jìn)一步驗(yàn)證該合成策略的潛力，該團(tuán)隊(duì)嘗試了采用N→C方向合成四肽，最終以25%的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物，且未發(fā)現(xiàn)消旋化產(chǎn)物。這一發(fā)現(xiàn)證明了該方法在反向合成肽段方面的巨大潛力，為合成復(fù)雜多肽藥物和生物活性分子提供了可靠的新途徑。
在前期工作的基礎(chǔ)上，Campagne, J.-M.團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化了合成策略，開(kāi)發(fā)了一鍋法合成二肽的方法。該方法同樣在溫和、中性條件下進(jìn)行，無(wú)需額外添加堿，通過(guò)原位生成N-咪唑甲酰氨基酸酯中間體，無(wú)需分離提純，可直接與商品化的保護(hù)氨基酸進(jìn)行反應(yīng)，大幅簡(jiǎn)化操作流程。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，一鍋法同樣可以高效合成多種二肽衍生物，產(chǎn)率最高可達(dá)87%，兼容各類(lèi)N-氨基甲酸酯類(lèi)保護(hù)基，展現(xiàn)出優(yōu)異的立體化學(xué)穩(wěn)定性。另外，研究發(fā)現(xiàn)脯氨酸因其仲胺結(jié)構(gòu)，難以通過(guò)活化氨基的方式進(jìn)行二肽合成。
圖3 一鍋法合成二肽
與兩步法不同的是，一鍋法策略在“活化氨基”過(guò)程中，由體系中生成的咪唑充當(dāng)堿的角色，并形生成咪唑鹽，從而無(wú)需添加堿。研究還發(fā)現(xiàn)，在偶聯(lián)過(guò)程中額外添加堿，反而會(huì)阻礙活化氨基與羧酸的酰胺成鍵反應(yīng)。
為提升合成效率，Campagne, J.-M.團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步引入了微波輔助技術(shù)，探究其在“氨基活化”策略中的應(yīng)用。
在兩步法合成的基礎(chǔ)上，采用微波輻射促進(jìn)酰胺成鍵反應(yīng)（圖4），結(jié)果顯示，微波可以顯著加快反應(yīng)速度，將反應(yīng)時(shí)間從常規(guī)方法的20 h縮短至1 h，同時(shí)保持良好的產(chǎn)率，且未發(fā)現(xiàn)消旋化現(xiàn)象。進(jìn)一步地，將該方法應(yīng)用范圍拓寬至常規(guī)酰胺的合成中，收率符合預(yù)期。
圖4 微波輔助合成多肽
基于實(shí)驗(yàn)觀察，該團(tuán)隊(duì)提出了可能的合理反應(yīng)路徑（圖5）：反應(yīng)過(guò)程中形成混合的氨基甲酸酐中間體，隨后發(fā)生分子內(nèi)重排并釋放二氧化碳，最終生成目標(biāo)肽鍵。
圖5 反應(yīng)機(jī)制
綜上，Campagne, J.-M.團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的基于CDI介導(dǎo)的α-氨基酸酯活化策略，為肽鍵形成提供了一種溫和、實(shí)用且原子經(jīng)濟(jì)的新選擇。該方法不僅有效避免了敏感氨基酸在反應(yīng)過(guò)程中的消旋問(wèn)題，還成功實(shí)現(xiàn)了具有挑戰(zhàn)性的N→C方向肽合成。隨著多肽藥物研發(fā)的熱度持續(xù)上升，這種創(chuàng)新的合成策略有望成為科研人員工具箱中的重要補(bǔ)充。
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參考文獻(xiàn)：
[1] Inverse Peptide Synthesis via Activated a-Aminoesters.
DOI: 10.1002/anie.201402147
[2] Sequential One-Pot Synthesis of Dipeptides through the Transient Formation of CDI-N-Protected α-Aminoesters.
DOI: 10.1002/adsc.201700034
[3] Amine Activation: "Inverse" Dipeptide Synthesis and Amide Function Formation through Activated Amino Compounds.
DOI: 10.1021/acs.joc.2c01288
